Влияние хронического нейрогенного стресса на поведение крыс и содержание сфинголипидов в мозгу и периферических тканях

Изучали содержание церамида и сфингомиелина (СФМ) в гиппокампе, неокортексе и
 периферических тканях крыс и поведение этих животных в открытом поле в различные
 периоды после окончания действия хронического нейрогенного стресса. Эксперименты
 выполнялись на молодых крысах лин...

Повний опис

Збережено в:
Бібліографічні деталі
Опубліковано в: :Нейрофизиология
Дата:2016
Автори: Бабенко, Н.А., Шеверева, В.М., Гарькавенко, В.В.
Формат: Стаття
Мова:Російська
Опубліковано: Інститут фізіології ім. О.О. Богомольця НАН України 2016
Онлайн доступ:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/148394
Теги: Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:Влияние хронического нейрогенного стресса на поведение крыс и содержание сфинголипидов в мозгу и периферических тканях / Н.А. Бабенко, В.М. Шеверева, В.В. Гарькавенко // Нейрофизиология. — 2016. — Т. 48, № 5. — С. 384-391. — Бібліогр.: 32 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
_version_ 1860254668546899968
author Бабенко, Н.А.
Шеверева, В.М.
Гарькавенко, В.В.
author_facet Бабенко, Н.А.
Шеверева, В.М.
Гарькавенко, В.В.
citation_txt Влияние хронического нейрогенного стресса на поведение крыс и содержание сфинголипидов в мозгу и периферических тканях / Н.А. Бабенко, В.М. Шеверева, В.В. Гарькавенко // Нейрофизиология. — 2016. — Т. 48, № 5. — С. 384-391. — Бібліогр.: 32 назв. — рос.
collection DSpace DC
container_title Нейрофизиология
description Изучали содержание церамида и сфингомиелина (СФМ) в гиппокампе, неокортексе и
 периферических тканях крыс и поведение этих животных в открытом поле в различные
 периоды после окончания действия хронического нейрогенного стресса. Эксперименты
 выполнялись на молодых крысах линии Вистар массой 180–220 г со средним уровнем
 подвижности. В условиях стресса и в постстрессорный период у животных снижались или существенно тормозились проявления двигательной и ориентировочно-исследовательской активности, усиливались вегетативные проявления страха и тревоги
 (с задержкой выхода из центра поля). Через сутки после окончания действия стресса
 содержание церамида в гиппокампе повышалось на фоне снижения уровня СФМ, но
 этого не происходило в неокортексе, печени и сыворотке крови. Содержание фосфатидилхолина и фосфатидилэтаноламина в мозгу животных, подвергнутых воздействию
 стресса, не изменялось. Через восемь суток после окончания действия стресса уровень
 церамида в изученных структурах мозга и сыворотке крови значительно увеличивался. Полученные данные позволяют полагать, что действие хронического нейрогенного
 стресса приводит к активации обмена сфинголипидов и усилению продукции церамида
 в мозгу и сыворотке крови. Накопление церамидов в сыворотке крови в отдаленный
 период после окончания действия стресса может служить маркером устойчивого развития состояния эмоционального напряжения с характерными признаками поведения,
 подобного депрессивному Вивчали вміст цераміду та сфінгомієліну (СФМ) у гіпокампі, неокортексі і периферичних тканинах щурів та поведінку
 цих тварин у відкритому полі в різні періоди після закінчення дії хронічного нейрогенного стресу. Експерименти виконувалися на молодих щурах лінії Вістар масою 180–220 г із
 середнім рівнем рухливості. В умовах стресу і в постстресорний період у тварин знижувались або істотно гальмувалися прояви рухової та орієнтувльно-досліджувальної активності, посилювалися вегетативні прояви страху і тривоги
 (із затримкою виходу із центра поля). Через добу після закінчення дії стресу вміст цераміду в гіпокампі підвищувався на тлі зниження рівня СФМ, проте цього не відбувалось
 у неокортексі, печінці та сироватці крові. Вміст фосфатидилхоліну та фосфатидилетаноламіну в мозку тварин, яких
 піддавали дії стресу, не змінювався. Через вісім діб після
 закінчення дії стресу рівень цераміду у вивчених структурах мозку та сироватці крові значно збільшувався. Отримані дані дозволяють вважати, що дія хронічного нейрогенного стресу призводить до активації обміну сфінголіпідів і
 посиленню продукції цераміду в мозку та сироватці крові.
 Накопичення церамідів у сироватці крові у віддалений період після закінчення дії стресу може слугувати маркером
 стійкого розвитку стану емоційної напруги з характерними
 ознаками поведінки, подібної до депресивної.
first_indexed 2025-12-07T18:47:46Z
format Article
fulltext NEUROPHYSIOLOGY / НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ.—2016.—T. 48, № 5384 УДК 612.397:159.944.4 Н. А. БАБЕНКО1, В. М. ШЕВЕРЕВА1, В. В. ГАРЬКАВЕНКО1 ВЛИЯНИЕ ХРОНИЧЕСКОГО НЕЙРОГЕННОГО СТРЕССА НА ПОВЕДЕНИЕ КРЫС И СОДЕРЖАНИЕ СФИНГОЛИПИДОВ В МОЗГУ И ПЕРИФЕРИЧЕСКИХ ТКАНЯХ Поступила 22.07.15 Изучали содержание церамида и сфингомиелина (СФМ) в гиппокампе, неокортексе и периферических тканях крыс и поведение этих животных в открытом поле в различные периоды после окончания действия хронического нейрогенного стресса. Эксперименты выполнялись на молодых крысах линии Вистар массой 180–220 г со средним уровнем подвижности. В условиях стресса и в постстрессорный период у животных снижа- лись или существенно тормозились проявления двигательной и ориентировочно-ис- следовательской активности, усиливались вегетативные проявления страха и тревоги (с задержкой выхода из центра поля). Через сутки после окончания действия стресса содержание церамида в гиппокампе повышалось на фоне снижения уровня СФМ, но этого не происходило в неокортексе, печени и сыворотке крови. Содержание фосфати- дилхолина и фосфатидилэтаноламина в мозгу животных, подвергнутых воздействию стресса, не изменялось. Через восемь суток после окончания действия стресса уровень церамида в изученных структурах мозга и сыворотке крови значительно увеличивал- ся. Полученные данные позволяют полагать, что действие хронического нейрогенного стресса приводит к активации обмена сфинголипидов и усилению продукции церамида в мозгу и сыворотке крови. Накопление церамидов в сыворотке крови в отдаленный период после окончания действия стресса может служить маркером устойчивого раз- вития состояния эмоционального напряжения с характерными признаками поведения, подобного депрессивному. КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: нейрогенный стресс, открытое поле, церамиды, сфингомие- лин, гиппокамп, неокортекс, сыворотка крови, печень. 1 Научно-исследовательский институт биологии Харьковского национального университета им. В. Н. Каразина (Украина). Эл. почта: babenko@univer.kharkov.ua (Н. А. Бабенко). ВВЕДЕНИЕ Сфинголипиды – один из основных компонентов биологических мембран; кроме реализации ба- рьерной функции, эти соединения играют важную роль в процессах сигнальной трансдукции. Важ- нейшими представителями сфинголипидов явля- ются церамид и сфингомиелин (СФМ). Церамид (вернее – церамиды) включает в себя группу очень близких по структуре, свойствам и функциям со- единений; это сложные эфиры высшего алифати- ческого спирта сфингозина и ряда жирных кислот. СФМ представляет собой фосфолипид, структур- ными компонентами молекул которого церами- ды и фосфорилхолин. Сфинголипиды участвуют в формировании мембранных рафтов и более круп- ных мембранных платформ и макродоменов, с ко- торыми связаны мембранные белки и рецепторы. Изменение липидного состава рафтов может непо- средственно модифицировать аффинность, процес- сы сигналинга и интернализацию рецепторов [1]. Действие различных стимулов на клетку может вы- зывать транслокацию лизосомальной кислой сфин- гомиелиназы (кСФМазы) в плазматические мем- браны, деградацию СФМ и накопление другого важного компонента макродоменов – упомянутого выше церамида. Содержание и соотношение СФМ и церамида в клеточных мембранах (в том чис- ле мембранах нейронов) весьма динамичны и мо- гут существенно меняться при действии на орга- NEUROPHYSIOLOGY / НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ.—2016.—T. 48, № 5 385 ВЛИЯНИЕ ХРОНИЧЕСКОГО НЕЙРОГЕННОГО СТРЕССА низм различных факторов. Увеличение содержания церамида в мембранах клеток гиппокампа и пре- фронтальной коры на фоне снижения уровня СФМ происходит в условиях действия на организм хро- нического непредсказуемого стресса (unpredictable stress) [2]. Инъекции в дорсальный гиппокамп С16-церамида имитируют данный эффект непред- сказуемого хронического стресса [3]. У трансген- ных животных с аномально усиленной экспресси- ей кСФМазы и повышенной продукцией церамида в гиппокампе наблюдается подавление процессов нейрогенеза, созревания и выживания нейронов [3], что характерно для депрессияподобного состо- яния (ДПС). Такое состояние в настоящее время выделяется как самостоятельная нозологическая единица и дифференцируется от состояния истин- ной депрессии, хотя следует признать, что крите- рии подобного разделения в достаточной степени расплывчаты [4, 5]. В то же время у мышей с де- фицитом кСФМазы отмечаются пониженный уро- вень церамида в гиппокампе и менее выраженные тревожность и характерное для депрессивного со- стояния поведение [3]. Введение трансгенным жи- вотным антидепрессантов (многие из которых яв- ляются ингибиторами кСМАазы [6, 7]), отменяет эффекты непредсказуемого хронического стрес- са [3]. Эти данные указывают на важную роль ли- зосомальной кСФМазы в накоплении церамида в гиппокампе и формировании вызванного стрессом ДПС у подопытных крыс. В то же время специфи- ческий ингибитор нейтральной сфингомиелиназы (нСФМазы) сфинголактон-24 в определенной сте- пени имитирует действие антидепрессантов на ор- ганизм. Так, подавление активности нСФМазы в Т-клетках ингибирует захват серотонина, индуци- рованного α-интерфероном [8]. Известно, что важную роль в изменениях уровня церамида в клетках, наряду с СФМазами, играют церамидазы – ферменты, катализирующие деграда- цию церамида до сфингозина. Однако подавление активности кислой церамидазы с помощью спец- ифичного по отношению к данному энзиму инги- битора LCL385 не влияло на поведение мышей, ха- рактерное для ДПС [9]. В то же время у мышей со сниженной экспрессией церамидазы наблюдались подавление процессов нейрогенеза и созревания нейронов и снижение их выживаемости на фоне усиления ДПС [3]. Повышение активности цера- мидазы может приводить к повышению содержа- ния не только сфингозина, но и его фосфорилиро- ванного продукта – сфингозин-1-фосфата (СФ-1Ф). Последний является мощным индуктором нейро- генеза в мозгу [10]. При действии иммобилизаци- онного стресса (restraint stress) в сыворотке крови крыс повышается уровень СФ-1Ф, но не сфингози- на [11]. СФ-1Ф может реализовать свое действие, попадая внутрь клетки или связываясь с рецепто- рами клеточных мембран. Рецепторы 2 СФ-1Ф ло- кализованы в мозгу исключительно в пирамидных и гранулярных нейронах гиппокампа. Для мышей, у которых не экспрессируются эти рецепторы, харак- терны значительная частота спонтанных судорож- ных припадков, поведенческие реакции, свидетель- ствующие о высокой тревожности, и выраженный когнитивный дефицит [12]. Как можно предположить с учетом всего ска- занного выше, активация продукции церамида под действием стресса и соответствующие изменения композиции клеточных мембран являются одним из факторов, индуцирующих развитие поведенческих реакций, которые характерны для депрессивного состояния, а последующая активация церамидаз может обусловливать адаптивное снижение уровня церамида и подавление образования СФ-1Ф. Учитывая важную роль церамида в формирова- нии ДПС у животных и развитии у них когнитив- ной дисфункции, мы изучали содержание церамида в тканях гиппокампа, неокортекса и перифериче- ских тканях крыс, сопоставляя эти показатели с поведением экспериментальных животных в тесте открытого поля в различные периоды после оконча- ния действия хронического нейрогенного стресса. МЕТОДИКА Опыты проводили на молодых крысах линии Ви- стар с массой тела 180–220 г; отобранные экспери- ментальные животные характеризовались средним уровнем подвижности. Для определения индивиду- альных характеристик поведения животных исполь- зовали стандартную методику теста открытого поля [13]. Тестирование в открытом поле осуществляли в весенне-летний период в утренние часы (с 9:30 до 10:30); длительность тест-периода составляла 5 мин. Поведение в открытом поле оценивали по по- казателям горизонтальной (количество пересечен- ных квадратов) и вертикальной (количество стоек) двигательной активности, количествам «эмоцио- нальных» проявлений (актов дефекации и урина- ции), количеству выходов в центр поля в пределах периода наблюдения и латентному периоду выхода NEUROPHYSIOLOGY / НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ.—2016.—T. 48, № 5386 Н. А. БАБЕНКО, В. М. ШЕВЕРЕВА, В. В. ГАРЬКАВЕНКО из центра поля. У использованных в опытах средне- активных крыс минимальное и максимальное сум- марные количества пересеченных квадратов и стоек за 5 мин тестирования составляли 41 и 79. Для индукции эмоционально-стрессового состо- яния применяли несколько модифицированную ме- тодику, описанную нами ранее [14]. С целью оцен- ки данного состояния привлекались результаты нейрофизиологических исследований (ЭЭГ с ис- пользованием регистрации и классических методов изучения эмоций у животных) [14]. Для индукции нейрогенного стресса крыс на протяжении семи дней подвергали ежедневным се- ансам ноцицептивной электростимуляции конеч- ностей в камере с электрифицированным полом (длительность сеанса 1 ч). Использовали перемен- ный ток индустриальной частоты (50 Гц); раздра- жение проводили по «жестковременнóй» схеме, применяя повторяющиеся эпизоды электростиму- ляции длительностью по 10 с, разделенные интер- валами аналогичной длительности. Интенсивность раздражения подбирали индивидуально для каждо- го животного; она несколько превышала порог но- цицепции, о чем судили по поведенческим прояв- лениям. Содержание липидов в мозгу и периферических тканях животных определяли через 24 ч и восемь суток после окончания действия стресса (количе- ство животных в группе n = 6). Наркотизирован- ных крыс декапитировали, печень и мозг быстро извлекали, зоны гиппокампа и неокортекса выде- ляли на льду. Экстракцию липидов из печени, сы- воротки крови и структур мозга проводили по методу Блая и Даэра [15]. Разделение липидов осу- ществляли с помощью тонкослойной хроматогра- фии на пластинках Sorbfil (АО “Сорбполимер”, РФ). Для разделения фосфоглицеро- и сфинголи- пидов использовали системы 1 (CH3CH2OCH2CH3) и 2 (CHCl3:CH3OH:Н2О, 40:10:1 по объему). Зоны различных липидов на хроматограммах проявля- ли в парах йода и идентифицировали, сравнивая со стандартами. Содержание фосфолипидов в пробах определяли по методу Бартлета [16]. Для количе- ственного определения содержания церамида в тка- нях зоны липидов на хроматограммах переносили в пробирки и элюировали смесью xлороформа с ме- танолом (объемные соотношения 1:1) с последую- щим элюированием метанолом [17]. Объединенные элюаты выпаривали в вакууме и подвергали гидро- лизу в 0.5 М растворе НСl в метаноле при 65 °С в течение 15 ч. Содержание церамида определяли со- гласно высвобождению длинноцепочечных основа- ний в ходе гидролиза липидов. Расчитывали средние значения показателей в группах ± ошибка среднего. Межгрупповые разли- чия оценивали с использованием критериев Стью- дента (t) и Вилкоксона–Манна–Уитни (U). РЕЗУЛЬТАТЫ Известно, что продолжительный неизбегаемый эмоциональный стресс, который обычно сопрово- ждается состоянием интенсивной тревоги и стра- ха, может приводить к развитию различных со- матовегететативных и аффективных нарушений, в том числе выраженного ДПС [14, 18, 19]. Вме- сте с тем показано, что проявления тех или иных симптомов и синдромов при реактивных состояни- ях зависят не только от тяжести и продолжитель- ности конфликта, но и от индивидуально-типоло- гических характеристик тестируемых субъектов и экспериментальных животных [18, 20]. Существу- ет мнение, что у крыс со средним уровнем мотор- ной/эмоциональной активности отсутствует опре- деленная заранее заданная стратегия поведения в непривычной для них ситуации, в силу чего дан- ные животные более восприимчивы к стрессу по сравнению с крысами крайних типов поведения (низко- и высокоактивных) [21]. Учитывая сказан- ное выше, наши эксперименты были выполнены на животных со средним уровнем подвижности. Результаты исследования поведения крыс в от- крытом поле через сутки после прекращения перио- да стрессирования показали, что у части животных, выделенных в отдельную группу, семидневный ней- рогенный стресс обусловливал существенное сни- жение двигательной активности (уменьшалось ко- личество и горизонтальных перемещений, и стоек) (рис. 1, А) или даже приводил к почти полному тор- можению моторики (горизонтальной и вертикаль- ной) (Б, В). У данных крыс отмечались выраженные тенденции к уменьшению количества выходов в центр поля (Г) и повышению уровня «эмоциональ- ных» феноменов (числа актов дефекации и урина- ции) (Д). Следствием стресса также было умерен- ное увеличение времени выхода из центра поля (Е). На восьмой день после прекращения стрессиро- вания поведение крыс в открытом поле в целом су- щественно не отличалось, согласно соответству- ющим показателям, от их поведения через сутки после прекращения действия стресса. В ходе это- NEUROPHYSIOLOGY / НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ.—2016.—T. 48, № 5 387 ВЛИЯНИЕ ХРОНИЧЕСКОГО НЕЙРОГЕННОГО СТРЕССА 70 18 6 40 35 30 25 20 15 10 5 0 5 4 3 2 1 0 16 14 12 10 8 6 4 2 0 ** * * * * ** + + + А В Д Е Б Г 1 1 1 2 2 2 3 3 3 60 50 40 30 20 10 0 Р и с. 1. Изменения показателей поведения крыс в тесте открытого поля после хронического нейрогенного стресса. А – общая моторная активность (количество пересеченных квадратов + количество стоек в пределах периода наблюдения); Б – количество пересеченных квадратов; В – количество стоек; Г – количество выходов в центр поля; Д – количество эмоциональных проявлений (актов дефекации и уринации); Е – латентный период выхода из центра поля. 1 – контрольное значение (до начала стрессирования), 2 – показатели через одни сутки и 3 – на восьмой день после прекращения стрессирования. Показаны средние значения ± среднеквадратическое отклонение. Звездочками отмечены случаи достоверных различий между значениями в группах 1 и 2, крестиками – в группах 2 и 3 (* и +P < 0.05; **P < 0.01). Р и с. 1. Зміни показників поведінки щурів у тесті відкритого поля після хронічного нейрогенного стресу. 0.9 0.7 нмоль/нмоль СФМ нмоль/нмоль СФМ 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 1 1 2 2 3 3 А а а б б Б Р и с. 2. Влияние хронического нейрогенного стресса на со- держание церамидов в структурах мозга – A (а – в гиппокампе, б – в неокортексе) и периферических тканях – Б (а – в печени, б – в сыворотке крови) крыс. Приведены значения среднего ± ошибка среднего. Звездочками отмечены случаи статистически значимых различий при срав- нении с контролем (Р < 0.05). Остальные обозначения те же, что и на pис. 1. Р и с. 2. Вплив хронічного нейрогенного стресу на вміст церамідів у структурах мозку – A (а – в гіпокампі, б – у неокортексі) і периферичних тканинах – Б (а – в печінці, б – у сироватці крові) щурів. го (восстановительного) периода показатели двига- тельной активности (горизонтальных перемещений и стоек) (рис. 1, А–В) почти совпадали с таковыми непосредственно после стресса. Число актов дефе- кации и уринации (Д), число выходов в центр поля (Г) и время выхода из центра поля (Е) в той или иной степени приближались к значениям, наблюда- емым через 24 ч после окончания стрессирования, и отличия от упомянутых выше характеристик не достигали уровня достоверности. Мы измеряли содержание липидов в мозгу и пе- риферических тканях через сутки и на восьмой день после прекращения действия стресса. Опре- NEUROPHYSIOLOGY / НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ.—2016.—T. 48, № 5388 Н. А. БАБЕНКО, В. М. ШЕВЕРЕВА, В. В. ГАРЬКАВЕНКО уровня СФМ (рис. 2, А) в гиппокампе. Содержание этих сфинголипидов в неокортексе (рис. 3, А) и со- держание церамида в печени и сыворотке крови (рис. 2б Б) не демонстрировали значительных от- клонений. На восьмой день после прекращения действия стресса уровень церамида как в гиппо- кампе, так и в неокортексе повышался в шесть раз (А), а в сыворотке крови – на 70 %. В то же время данный показатель в печени (Б) не демонстриро- вал достоверных отличий от такового у контроль- ных животных. ОБСУЖДЕНИЕ Стресс является важным фактором риска для раз- вития различных патологических состояний, в частности болезни Альцгеймера и депрессивных состояний. При хроническом воздействии стрес- са происходят существенные нарушения памя- ти, способности к обучению, эмоциональных ре- акций и развитие состояния, квалифицируемого как ДПС. На модели такого состояния, вызванного хроническим воздействием на мышей непредска- зуемого стресса, было установлено, что наряду с изменением поведения животных при этом проис- ходят существенные нарушения содержания важ- ных липидных компонентов мембран церебраль- ных нейронов [2, 22]. Индуцированные стрессом изменения композиции липидов, в первую очередь, касаются липидов, участвующих в процессах сиг- нальной трансдукции, – фосфатидилинозитола и церамида, а также основных фосфолипидов мем- бран – ФХ и ФЭА. Снижение в мозгу соотношения ФХ/ФЭА, индуцированное влиянием фолатдефи- цитной диеты, приводит к когнитивной дисфунк- ции [23]. Увеличение уровня церамида в структу- рах мозга после интрагиппокампального введения экзогенного церамида имитирует эффекты стресса [3]. В экспериментах на животных подавление де- градации СФМ и снижение продукции церамида в мозгу, обусловленное действием антидепрессантов и ингибиторов кСФМазы, в частности амитрип- тилина и флуо кситина, препятствовало развитию ДПС. Авторы цитированной работы приходят к за- ключению, что кСФМаза играет ключевую роль в накоплении церамида и развитии ДПС, индуциро- ванных непредсказуемым стрессом. В настоящей работе особенности поведения жи- вотных в открытом поле непосредственно после хронического стрессирования и в постстрессорный 140 140 120 120 100 100 80 80 60 60 40 40 20 1 1 2 2 3 3 4 4 20 0 0 % % А Б Р и с. 3. Влияние хронического нейрогенного стресса на норми- рованные значения содержания фосфоглицеролипидов и сфин- гомиелина в гиппокампе (А) и неокортексе (Б) крыс. Белые столбцы – контроль (до стрессирования), серые – через одни сутки после прекращения действия семидневного стрес- са; за 100 % во всех случаях приняты контрольные значения. 1–4 – общие уровни фосфолипидов, уровни фосфатидилхоли- на, фосфатидилэтаноламина и сфингомиелина соответственно. Звездочкой отмечен случай статистически значимого различия при сравнении с контролем (Р < 0.05). Р и с. 3. Вплив хронічного нейрогенного стресу на нормовані значення вмісту фосфогліцероліпідів і сфінгомієліну в гіпокампі (А) та неокортексі (Б) щурів. деления проводили в тканях изолированных гип- покампа, неокортекса и печени и в сыворотке кро- ви крыс. Оказалось, что на следующий день после прекращения действия стресса существенных из- менений содержания общих фосфолипидов (ОФЛ), фосфатидилхолина (ФХ) и фосфатидилэтанолами- на (ФЭА) в гиппокампе (рис. 2, А) и неокортек- се (Б) по сравнению с соответствующими показа- телями у контрольных животных не происходило. В то же время в пределах восстановительного пе- риода у животных отмечались значительное повы- шение содержания церамида (рис. 3, А) и снижение * NEUROPHYSIOLOGY / НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ.—2016.—T. 48, № 5 389 ВЛИЯНИЕ ХРОНИЧЕСКОГО НЕЙРОГЕННОГО СТРЕССА восстановительный период (снижение или полное торможение двигательной и ориентировочно-ис- следовательской активности, усиление вегетатив- ных проявлений страха и тревоги, отражающееся в задержках выхода из центра поля) свидетельствова- ли об устойчивом развитии у данных крыс состоя- ния эмоционального напряжения и перенапряжения с характерными признаками поведения, свойствен- ными ДПС [14, 18, 19]. У животных с поведенческими проявлениями отмеченного выше типа в тесте открытого поля мы изучали особенности содержания сфинголипидов и фосфоглицеролипидов в тканях гиппокампа, нео- кортекса и печени и в сыворотке крови. Как оказалось, через 24 ч после прекращения действия стресса содержание церамида в гиппокам- пе было существенно повышенным по сравнению с таковым у контрольных животных, но подобных резких сдвигов в неокортексе и периферических тканях не происходило. Уровни ОФЛ, ФХ и ФЭА в изученных структурах мозга в группе опытных крыс в общем мало отличались от соответствую- щих индексов у контрольных животных. В то же время содержание СФМ в гиппокампе стрессиро- ванных крыс явно падало по сравнению с контро- лем, тогда как в коре мозга оно почти не изменя- лось. Полученные данные свидетельствуют о том, что примененный в данной работе вид хронического стресса оказывает специфическое влияние на ком- позицию липидов в мембранах клеток гиппокампа, причем эти изменения касаются преимущественно сфинголипидов. Учитывая то, что СФМ является субстратом СФМаз, активация которых приводит к гидролизу сфинголипидов и высвобождению цера- мида и фосфорилхолина, и тот факт, что увеличение отношения церамид/СФМ указывает на повыше- ние активности СФМаз, можно предположить, что в настоящих условиях эксперимента под действием стресса происходила активация СФМаз, причем это происходило в значительной мере специфически в такой структуре мозга, как гиппокамп. В пользу такого предположения свидетельствуют данные о том, что через 24 ч после прекращения действия стресса резких изменений содержания церамида в печени и сыворотке крови не наблюдалось. Эти данные позволяют исключить возможность актива- ции под действием стресса продукции церамида в печени и его транспорта вместе с липопротеинами в мозг. В то же время в отдаленный период после прекращения действия стресса содержание церами- да в гиппокампе, неокортексе и сыворотке крови было существенно повышенным; при этом в пече- ни подобного сдвига не наблюдалось. Известно, что индуцированное хроническим стрессом повышение уровня катехоламинов и глю- кокортикоидов сопровождается развитием в орга- низме оксидативного стресса и прогрессирующим развитием ДПС [24], а также усилением продукции провоспалительных цитокинов – интерлейкина-1β и фактора некроза опухолей α [25]. Последние аген- ты активируют в клетках как кислую, так и ней- тральную СФМазу (нСФМазу) [26–28]. В услови- ях действия непредсказуемого стресса, при котором животные подвергаются продолжительному воздей- ствию стрессоров различной природы, развивается стойкое депрессивное состояние. Это происходит на фоне снижения отношения окисленный/вос- становленный глутатион и усиления перекисного окисления липидов как в мозгу, так и в перифери- ческих тканях [22]. Известно, что глутатион явля- ется сильным эндогенным ингибитором нСФМазы; снижение его содержания в ткани гиппокампа и не- окортекса может приводить к активации нСФМазы и повышению уровня церамида в тканях мозга [29]. В то же время введение старым животным пред- шественника глутатиона N-ацетилцистеина вызы- вает повышение в мозгу содержания глутатиона, а также подавление активности нСФМазы в коре и гиппокампе [29]. При этом когнитивные функции у крыс существенно улучшаются [30]. С учетом приведенных данных можно полагать, что под дей- ствием хронического нейрогенного стресса проис- ходит активация нСФМазы, а это обусловливает су- щественное изменение отношения церамид/СФМ в гиппокампе. Под действием оксидативного стресса на клетки происходят транслокация лизосомальной кСФМа- зы на наружную поверхность плазматических мем- бран данных клеток, интенсификация гидролиза СФМ и усиление продукции церамида [31]. Стро- гие доказательства ключевой роли лизосомальной кСФМазы в реализации действия различных стрес- сорных факторов на клетки и ткани были получены в экспериментах на нокаутных по кСФМазе мышах [31]. Установлено, что животные, у которых не экс- прессируется кСФМаза, резистентны к действию таких стрессорных стимулов, как Fas-лиганд, ио- низирующее облучение, липополисахариды, про- тивоопухолевые препараты и фактор некроза опу- холей α. Важным обстоятельством представляется то, что для генетической модели недостаточно- NEUROPHYSIOLOGY / НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ.—2016.—T. 48, № 5390 Н. А. БАБЕНКО, В. М. ШЕВЕРЕВА, В. В. ГАРЬКАВЕНКО сти кСФМазы характерно отсутствие экспрессии как лизосомальной, так и секретируемой в кровь кСФМазы. Мишенью секретируемой СФМазы явля- ется СФМ липопротеинов крови. Активность это- го пула СФМазы в сыворотке крови повышается в условиях развития ряда патологических состояний (диабета, патологий миокарда), под действием ио- низирующей радиации и провоспалительных цито- кинов. Активность секретируемой СФМазы и со- держание церамида в сыворотке крови пациентов существенно повышаются в условиях посттравма- тического стресса, который часто приводит к разви- тию депрессии [32]. Учитывая упомянутые данные и результаты настоящей работы, можно предполо- жить, что в отдаленный период после окончания действия стресса секреция кСФМазы и ее посту- пление в кровь усиливаются; это сопровождается возрастанием продукции церамидов и усилением их транспорта в мозг. Однако в более ранний пери- од (через сутки после прекращения действия стрес- са) активация СФМаз в гиппокампе по-видимому усиливается, что и приводит к деградации СФМ и накоплению церамида в указанной структуре мозга. Таким образом, было показано, что хронический нейрогенный стресс, примененный в настоящей работе, вызывает существенную активацию обме- на сфинголипидов в гиппокампе и периферических тканях. Учитывая то, что у стрессированных жи- вотных повышается отношение церамид/СФМ и па- дает содержание субстрата СФМаз (СФМ), можно полагать, что в данных условиях эксперимента про- исходит активация СФМаз. Существенное накоп- ление церамида (церамидов) в сыворотке крови и мозгу в отдаленный период после окончания дей- ствия стресса может служить одним из биохимиче- ских маркеров устойчивого развития значительного эмоционального напряжения с характерными при- знаками ДПС. Авторы выражают благодарность Е. Г. Шаховой за тех- ническую помощь в проведении экспериментов. Все исследования на животных проводили с соблюде- нием Международных принципов Европейской конвенции о защите позвоночных животных, которые используются для экспериментов и других научных целей (Страсбург, 1985), и национальных Общих этических принципов экспериментов на животных (Украина, 2001). Авторы настоящей работы – Н. А. Бабенко, В. М. Шеве- рева и В. В. Гарькавенко – подтверждают, что в ходе иссле- дования не возникали конфликты любого рода, касающие- ся коммерческих или финансовых отношений, отношений с организациями или лицами, которые каким-либо образом могли быть связаны с исследованием, и взаимоотношений соавторов статьи. Н. О. Бабенко1, В. М. Шеверьова1, В. В. Гарькавенко1 ВПЛИВ ХРОНІЧНОГО НЕЙРОГЕННОГО СТРЕСУ НА ПОВЕДІНКУ ЩУРІВ І ВМІСТ СФІНГОЛІПІДІВ У МОЗКУ ТА ПЕРИФЕРИЧНИХ ТКАНИНАХ 1 Науково-дослідний інститут біології Харківського національного університету ім. В. М. Каразіна (Україна). Р е з ю м е Вивчали вміст цераміду та сфінгомієліну (СФМ) у гіпокам- пі, неокортексі і периферичних тканинах щурів та поведінку цих тварин у відкритому полі в різні періоди після закінчен- ня дії хронічного нейрогенного стресу. Експерименти вико- нувалися на молодих щурах лінії Вістар масою 180–220 г із середнім рівнем рухливості. В умовах стресу і в постстре- сорний період у тварин знижувались або істотно гальмува- лися прояви рухової та орієнтувльно-досліджувальної ак- тивності, посилювалися вегетативні прояви страху і тривоги (із затримкою виходу із центра поля). Через добу після за- кінчення дії стресу вміст цераміду в гіпокампі підвищував- ся на тлі зниження рівня СФМ, проте цього не відбувалось у неокортексі, печінці та сироватці крові. Вміст фосфати- дилхоліну та фосфатидилетаноламіну в мозку тварин, яких піддавали дії стресу, не змінювався. Через вісім діб після закінчення дії стресу рівень цераміду у вивчених структу- рах мозку та сироватці крові значно збільшувався. Отрима- ні дані дозволяють вважати, що дія хронічного нейроген- ного стресу призводить до активації обміну сфінголіпідів і посиленню продукції цераміду в мозку та сироватці крові. Накопичення церамідів у сироватці крові у віддалений пе- ріод після закінчення дії стресу може слугувати маркером стійкого розвитку стану емоційної напруги з характерними ознаками поведінки, подібної до депресивної. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. B. Ramstedt and J. P. Slotte, “Sphingolipids and the formation of sterol-enriched ordered membrane domains,” Biochim. Biophys. Acta, 1758, No. 12, 1945-1956 (2006). 2. T. G. Oliveira, R. B. Chan, F. V. Bravo, et al., “The impact of chronic stress on the rat brain lipidome,” Mol. Psychiat. (2015), doi:10.1038/mp.2015.14. 3. E. Gulbins, M. Palmada, M. Reichel, et al . , “Acid sphingomyelinase-ceramide system mediates effects of antidepressant drugs,” Nat. Med., 19, No. 7, 934-938 (2013). 4. V. Krishnan and E. J. Nestler, “The molecular neurobiology of depression,” Nature, 455, No. 7215, 894-902 (2008). NEUROPHYSIOLOGY / НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ.—2016.—T. 48, № 5 391 ВЛИЯНИЕ ХРОНИЧЕСКОГО НЕЙРОГЕННОГО СТРЕССА 5. L. Santarelli, M. Saxe, C. Gross, et al., “Requirement of hippocampal neurogenesis for the behavioral effects of antidepressants,” Science, 301, No. 5634, 805-809 (2003). 6. J. Kornhuber, J. Muehlbacher, S. Trapp, et al., “Identification of novel functional inhibitors of acid sphingomyelinase,” PloS One, 6, No. 8, e23852 (2011), doi:10.1371/journal. pone.0023852. 7. J. Kornhuber, P. Tripal, M. Reichel, et al., “Functional Inhibitors of acid sphingomyelinase (FIASMAs): a novel pharmacological group of drugs with broad clinical applications,” Cell. Physiol. Biochem., 26, No. 1, 9-20 (2010). 8. H.-C. Su, C.-T. Ma, C.-F. Lin, et al., “The acid sphin- gomyelinase inhibitors block interferon-α-induced serotonin uptake via a COX-2/Akt/ERK/STAT-dependent pathway in T cells,” Int. Immunopharmacol., 11, No. 11, 1823-1831 (2011). 9. Z. Nahas, Y. Jiang, Y. H. Zeidan, et al., “Anti-ceramidase LCL385 acutely reduces BCL-2 expression in the hippocampus but is not associated with an increase of learned helplessness in rats,” Behav. Brain Res., 197, No. 1, 41-44 (2009). 10. G. Anderson and M. Maes, “Reconceptualizing adult neurogenesis: role for sphingosine-1-phosphate and fibroblast growth factor-1 in co-ordinating astrocyte-neuronal precursor interactions,” CNS Neurol. Disord. Drug Targets, 13, No. 1, 126-136 (2014). 11. S. Jang, S. H. Suh, H. S. Yoo, et al., “Changes in iNOS, GFAP and NR1 expression in various brain regions and elevation of sphingosine-1-phosphate in serum after immobilized stress,” Neurochem. Res., 33, No. 5, 842-851 (2008). 12. N. Akahoshi, Y. Ishizaki, H. Yasuda, et al., “Frequent spontaneous seizures followed by spatial working memory/ anxiety deficits in mice lacking sphingosine 1-phosphate receptor 2,” Epilepsy Behav., 22, No. 4, 659-665 (2011). 13. Я. Буреш, О. Бурешова, Д. П. Хьюстон, Методики и основные эксперименты по изучению мозга и поведения, Высш. шк., Москва (1991). 14. В. М. Шеверева, “Особенности формирования и обратимости эмоциональных нарушений у крыс при нейрогенном стрессе”, Нейрофизиология / Neurophysiology, 35, № 2, 147-158 (2003). 15. E. G. Bligh and W. J. Dyer, “A rapid method of total lipid extraction and purification,” Can. J. Biochem. Physiol., 37, No. 8, 911-917 (1959). 16. G. R. Bartlett, “Phosphorus assay in column chromatography,” J. Biol. Chem., 234, No. 3, 466-468 (1959). 17. S. Sathishkumar, B. Boyanovsky, A. Karakashian, et al., “Elevated sphingomyelinase activity and ceramide concentration in serum of patients undergoing high dose spatially fractionated radiation treatment: implications for endothelial apoptosis,” Cancer Biol. Ther., 4, No. 9, 979-986 (2005). 18. Н. Н. Дубровина, “Угашение памяти о страхе в экспери- ментальных моделях депрессии”, Успехи физиол. наук, 42, № 1, 53-66 (2011). 19. Д. Ф. Августинович, О. В. Алексеенко, И. В. Бакштановская и др., “Динамические изменения серотонинергической и дофаминергической активности мозга в процессе развития тревожной депрессии: экспериментальное исследование”, Успехи физиол. наук, 35, № 4, 19-40 (2004). 20. В. М. Шеверьова, “Вплив хронiчного емоцiйного стресу на поведiнку в тестi «вiдкритого поля» щурiв iз рiзним рiвнем рухової активностi”, Фiзiол. журн., 51, № 1, 94-105 (2011). 21. В. Н. Семагин, А. В. Зухарь, М. А. Куликов, Тип нервной системы, стрессоустойчивость и репродуктивная функция, Наука, Москва (1988). 22. R. Faria, M. M. Santana, C. A. Aveleira, et al., “Alterations in phospholipidomic profile in the brain of mouse model of depression induced by chronic unpredictable stress,” Neuroscience, 273, 1-11 (2014). 23. A. M. Troen, W. H. Chao, N. A. Crivello, et al., “Cognitive impairment in folate-deficient rats corresponds to depleted brain phosphatidylcholine and is prevented by dietary methionine without lowering plasma homocysteine,” J. Nutr., 138, No. 12, 2502-2509 (2008). 24. T. M. Michel, D. Pülschen, and J. Thome, “The role of oxidative stress in depressive disorders,” Current Pharm. Des., 18, No. 36, 5890-5899 (2012). 25. A. H. Miller, “Depression and immunity: a role for T cells?” Brain, Behav., Immunol., 24, No. 1, 1-8 (2010). 26. D. Wheeler, E. Knapp, V. V. Bandaru, et al., “Tumor necrosis factor-alpha-induced neutral sphingomyelinase-2 modulates synaptic plasticity by controlling the membrane insertion of NMDA receptors,” J. Neurochem., 109, No. 5, 1237-1249 (2009). 27. N. Sanvicens and T. G. Cotter, “Ceramide is the key mediator of oxidative stress-induced apoptosis in retinal photoreceptor cells,” J. Neurochem., 98, No. 5, 1432-1444 (2006). 28. N. A. Babenko, L. K. Hassouneh, V. S. Kharchenko, et al., “Vitamin E prevents the age-dependent and palmitate-induced disturbances of sphingolipid turnover in liver cells,” Age, 34, No. 4, 905-915 (2012). 29. N. A. Babenko and E. G. Shakhova, “Long-term food restriction prevents aging-associated sphingolipid turnover dysregulation in the brain,” Arch. Gerontol., Geriat., 58, No. 3, 420-426 (2014). 30. N. A. Babenko and O. G. Shakhova, “Effect of an inhibitor of sphingomyelinases, n-acetylcysteine, on cognitive functions in old rats,” Neurophysiology, 46, No. 2, 180-182 (2014). 31. R. W. Jenkins, D. Canals, and Y. A. Hannun, “Roles and regulation of secretory and lysosomal acid sphingomyelinase,” Cell. Signal., 21, No. 6, 836-846 (2009). 32. S. M. Hammad, J. P. Truman, M. Al Gadban, et al., “Altered blood sphingolipidomics and elevated plasma inflammatory cytokines in combat veterans with post-traumatic stress disorder,” Neurobiol. Lipids, 10, 2 (2012).
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-148394
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
issn 0028-2561
language Russian
last_indexed 2025-12-07T18:47:46Z
publishDate 2016
publisher Інститут фізіології ім. О.О. Богомольця НАН України
record_format dspace
spelling Бабенко, Н.А.
Шеверева, В.М.
Гарькавенко, В.В.
2019-02-18T11:33:26Z
2019-02-18T11:33:26Z
2016
Влияние хронического нейрогенного стресса на поведение крыс и содержание сфинголипидов в мозгу и периферических тканях / Н.А. Бабенко, В.М. Шеверева, В.В. Гарькавенко // Нейрофизиология. — 2016. — Т. 48, № 5. — С. 384-391. — Бібліогр.: 32 назв. — рос.
0028-2561
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/148394
612.397:159.944.4
Изучали содержание церамида и сфингомиелина (СФМ) в гиппокампе, неокортексе и&#xd; периферических тканях крыс и поведение этих животных в открытом поле в различные&#xd; периоды после окончания действия хронического нейрогенного стресса. Эксперименты&#xd; выполнялись на молодых крысах линии Вистар массой 180–220 г со средним уровнем&#xd; подвижности. В условиях стресса и в постстрессорный период у животных снижались или существенно тормозились проявления двигательной и ориентировочно-исследовательской активности, усиливались вегетативные проявления страха и тревоги&#xd; (с задержкой выхода из центра поля). Через сутки после окончания действия стресса&#xd; содержание церамида в гиппокампе повышалось на фоне снижения уровня СФМ, но&#xd; этого не происходило в неокортексе, печени и сыворотке крови. Содержание фосфатидилхолина и фосфатидилэтаноламина в мозгу животных, подвергнутых воздействию&#xd; стресса, не изменялось. Через восемь суток после окончания действия стресса уровень&#xd; церамида в изученных структурах мозга и сыворотке крови значительно увеличивался. Полученные данные позволяют полагать, что действие хронического нейрогенного&#xd; стресса приводит к активации обмена сфинголипидов и усилению продукции церамида&#xd; в мозгу и сыворотке крови. Накопление церамидов в сыворотке крови в отдаленный&#xd; период после окончания действия стресса может служить маркером устойчивого развития состояния эмоционального напряжения с характерными признаками поведения,&#xd; подобного депрессивному
Вивчали вміст цераміду та сфінгомієліну (СФМ) у гіпокампі, неокортексі і периферичних тканинах щурів та поведінку&#xd; цих тварин у відкритому полі в різні періоди після закінчення дії хронічного нейрогенного стресу. Експерименти виконувалися на молодих щурах лінії Вістар масою 180–220 г із&#xd; середнім рівнем рухливості. В умовах стресу і в постстресорний період у тварин знижувались або істотно гальмувалися прояви рухової та орієнтувльно-досліджувальної активності, посилювалися вегетативні прояви страху і тривоги&#xd; (із затримкою виходу із центра поля). Через добу після закінчення дії стресу вміст цераміду в гіпокампі підвищувався на тлі зниження рівня СФМ, проте цього не відбувалось&#xd; у неокортексі, печінці та сироватці крові. Вміст фосфатидилхоліну та фосфатидилетаноламіну в мозку тварин, яких&#xd; піддавали дії стресу, не змінювався. Через вісім діб після&#xd; закінчення дії стресу рівень цераміду у вивчених структурах мозку та сироватці крові значно збільшувався. Отримані дані дозволяють вважати, що дія хронічного нейрогенного стресу призводить до активації обміну сфінголіпідів і&#xd; посиленню продукції цераміду в мозку та сироватці крові.&#xd; Накопичення церамідів у сироватці крові у віддалений період після закінчення дії стресу може слугувати маркером&#xd; стійкого розвитку стану емоційної напруги з характерними&#xd; ознаками поведінки, подібної до депресивної.
Авторы выражают благодарность Е. Г. Шаховой за техническую помощь в проведении экспериментов.
ru
Інститут фізіології ім. О.О. Богомольця НАН України
Нейрофизиология
Влияние хронического нейрогенного стресса на поведение крыс и содержание сфинголипидов в мозгу и периферических тканях
Вплив хронічного нейрогенного стресу на поведінку щурів і вміст сфінголіпідів у мозку та периферичних тканинах
Article
published earlier
spellingShingle Влияние хронического нейрогенного стресса на поведение крыс и содержание сфинголипидов в мозгу и периферических тканях
Бабенко, Н.А.
Шеверева, В.М.
Гарькавенко, В.В.
title Влияние хронического нейрогенного стресса на поведение крыс и содержание сфинголипидов в мозгу и периферических тканях
title_alt Вплив хронічного нейрогенного стресу на поведінку щурів і вміст сфінголіпідів у мозку та периферичних тканинах
title_full Влияние хронического нейрогенного стресса на поведение крыс и содержание сфинголипидов в мозгу и периферических тканях
title_fullStr Влияние хронического нейрогенного стресса на поведение крыс и содержание сфинголипидов в мозгу и периферических тканях
title_full_unstemmed Влияние хронического нейрогенного стресса на поведение крыс и содержание сфинголипидов в мозгу и периферических тканях
title_short Влияние хронического нейрогенного стресса на поведение крыс и содержание сфинголипидов в мозгу и периферических тканях
title_sort влияние хронического нейрогенного стресса на поведение крыс и содержание сфинголипидов в мозгу и периферических тканях
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/148394
work_keys_str_mv AT babenkona vliâniehroničeskogoneirogennogostressanapovedeniekrysisoderžaniesfingolipidovvmozguiperiferičeskihtkanâh
AT ševerevavm vliâniehroničeskogoneirogennogostressanapovedeniekrysisoderžaniesfingolipidovvmozguiperiferičeskihtkanâh
AT garʹkavenkovv vliâniehroničeskogoneirogennogostressanapovedeniekrysisoderžaniesfingolipidovvmozguiperiferičeskihtkanâh
AT babenkona vplivhroníčnogoneirogennogostresunapovedínkuŝurívívmístsfíngolípídívumozkutaperiferičnihtkaninah
AT ševerevavm vplivhroníčnogoneirogennogostresunapovedínkuŝurívívmístsfíngolípídívumozkutaperiferičnihtkaninah
AT garʹkavenkovv vplivhroníčnogoneirogennogostresunapovedínkuŝurívívmístsfíngolípídívumozkutaperiferičnihtkaninah